Batteriezellentests — IEC 62133-2 / IEC 62619 / UN 38.3

Was ist Zellprüfungen?

Zelltests sind die Gruppe von Tests, die die Leistung, Lebensdauer und das Sicherheitsverhalten der Zelle, der kleinsten elektrochemischen Einheit eines Batteriesystems, bewerten. Sie bilden die Grundlage für Modul- und Packtests.

Zweck von Zellprüfungen

Der Zweck besteht darin, zu überprüfen, ob die Zelle ihre angegebenen elektrischen Eigenschaften erfüllt und sich unter Missbrauchsbedingungen sicher verhält, und Daten für ein übergeordnetes Design bereitzustellen.

Bei welchen Produkten wird Zellprüfungen angewendet?

Zylindrische Lithium-Ionen-Zellen
Prismatische Zellen
Beutelzellen
Lithium-Polymer-Zellen
Industrielle Speicherzellen

In welchen Branchen wird Zellprüfungen eingesetzt?

BatterieElektrofahrzeugAutomobilEnergieElektronik

Normen zu Zellprüfungen

IEC 62133-2Sicherheit in tragbaren Lithiumzellen und -batterien prüfen
IEC 62619Sicherheit von Lithiumbatterien in industriellen Anwendungen prüfen
IEC 62620Industrielle Lithiumzellen und -batterien prüfen
UN 38.3Transportsicherheitstests an Lithiumbatterien prüfen
UL 1642Sicherheit in Lithiumzellen prüfen
UL 2580Sicherheit in Elektrofahrzeugbatterien prüfen
IEC 62133Sicherheit in tragbaren Zellen und Batterien prüfen
UL 2054Sicherheit bei Batterien für den privaten und gewerblichen Gebrauch prüfen
ISO 12405Testbedingungen für Lithiumbatteriepakete von Elektrofahrzeugen prüfen
UNECE R100Sicherheit von Elektrofahrzeugen und Batterien prüfen

Prüfbedingungen für Zellprüfungen

Lademethode: Vom Hersteller angegebene CC-CV-Parameter
Referenztemperatur: In der Norm definierte Umgebungstemperatur
Spannungsgrenzen: Vom Hersteller angegebene obere und untere Abschaltspannung
Sicherheitsmaßnahme: Missbrauchstests werden in einer explosionsgeschützten Kammer durchgeführt

Prüfgerät für Zellprüfungen

Batterietestkanäle (Cycler)
Temperaturkammern
Explosionsgeschützte Prüfzelle und Gasentlüftung
Mehrkanalige Temperatur- und Spannungsaufzeichnung

Probenanforderungen für Zellprüfungen

Die Anzahl der Proben richtet sich nach der geltenden Norm
Die Lade-/Entladegrenzwerte des Herstellers müssen schriftlich mitgeteilt werden
Vor dem Test müssen die Zellen die von der Norm geforderte Ruhezeit absolvieren
Ein Sicherheitsdatenblatt (SDB) ist erforderlich

Dauer von Zellprüfungen

Leistungstests können Tage und Lebensdauertests Monate dauern. Sicherheitstests werden in der Regel innerhalb weniger Tage abgeschlossen.

Ablauf von Zellprüfungen

1Die Zelle wird identifiziert und ihre deklarierten Werte werden aufgezeichnet.
2Die anfängliche Kapazität und der Innenwiderstand werden durch Laden und Entladen gemessen.
3Es werden die von der Norm geforderten Leistungstests durchgeführt.
4Sicherheits- und Missbrauchstests werden mit separaten Proben durchgeführt.
5Spannung, Strom, Temperatur und Beobachtungen werden bei jedem Test aufgezeichnet.

Annahmekriterien für Zellprüfungen

Akzeptanzkriterien sind in der angewandten Norm definiert. Typische Kriterien bei Sicherheitsprüfungen sind die Brand-, Explosions- und Leckfreiheit; Bei Leistungstests ist die Einhaltung der angegebenen Werte erforderlich.

Auswertung der Ergebnisse

Die Ergebnisse werden pro Probe und als Satz ausgewertet. Ergebnisse auf Zellebene können nicht direkt auf die Packungsebene übertragen werden; Für die höhere Ebene ist ein gesonderter Nachweis erforderlich.

Prüfbericht zu Zellprüfungen

Angewandte Norm und Revision
Zellidentifizierung, Chemie und deklarierte Werte
Liste der angewandten Tests und Parameter
Spannungs-, Strom- und Temperaturaufzeichnungen
Beobachtungen und Fotos

Akkreditierung

EUROLAB verfügt über eine international anerkannte Akkreditierung, die von Akkreditierungsstellen erhalten wurde, die Vertragspartei der multilateralen Anerkennungsvereinbarungen IAF und ILAC sind, gemäß ISO/IEC 17025 für Labortests, ISO/IEC 17020 für Inspektion und Überwachung sowie ISO/IEC 17021-1 und ISO/IEC 17065 für System- und Produktzertifizierung. Diese Kette stellt sicher, dass die ausgestellten Berichte und Zertifikate weltweit akzeptiert werden.

Ob dieser Test im akkreditierten Rahmen angeboten werden kann, hängt von Ihrem Produkt und der angewandten Norm ab; Da die Akkreditierung methodenbasiert erfolgt, wird der Umfang bereits im Angebotsstadium schriftlich bestätigt.

Geltungsbereich und Berechtigungen

Batarya Testleri — Was umfasst dieser Prüfbereich?

Der folgende Abschnitt beschreibt das Gebiet, zu dem der Test Zellprüfungen gehört; die Bedingungen und Abnahmekriterien dieses konkreten Tests stehen in den obigen Abschnitten. Der für Ihr Produkt spezifische Umfang wird schriftlich im Angebotsstadium festgelegt.

Batterieprüfungen beantworten drei getrennte Fragen, jede mit einem eigenen Normenkörper: Ist die Batterie transportfähig, ist sie im Gebrauch sicher, liefert sie die angegebene Leistung? Diese drei Fragen werden häufig verwechselt, und die Verwechslung hat kommerzielle Folgen — mit einem Transportbericht kann kein Markt betreten und mit einem Produktsicherheitsbericht keine Sendung versandt werden.

Auf der Transportseite ist UN 38.3 ein verpflichtendes Tor; eine Batterie ohne diesen Nachweis darf nicht versandt werden. Auf der Sicherheitsseite bestimmt die Anwendung, was gilt: IEC 62133-2 für tragbare Produkte, IEC 62619 und IEC 63056 für industrielle Anwendungen und Energiespeicher, UNECE R100, UL 2580 und ISO 6469 für Elektrofahrzeuge. Auf der Leistungsseite werden Kapazität, Innenwiderstand, Zyklenlebensdauer, Selbstentladung, Ladeaufnahme und temperaturabhängiges Verhalten gemessen.

Die Unterscheidung der EBENE ist in dieser Familie wesentlich und der Punkt, der in der Lieferkette die meisten Diskussionen auslöst. Zelle, Modul und Pack werden getrennt bewertet; ein für eine Zelle erhaltenes Zertifikat belegt nicht die Konformität des Packs. Neben den Zellen wird das Verhalten des Packs vom Batteriemanagementsystem, der Kühlkonstruktion, der mechanischen Struktur, der Verbindungsanordnung und der Isolationskoordination bestimmt. Den Bericht des Zelllieferanten in die Pack-Akte zu legen, ist ein verbreiteter, aber unzureichender Ansatz.

Thermisches Durchgehen und dessen Ausbreitung sind das kritischste Thema in diesem Bereich. Eine Lithiumzelle kann bei Beschädigung oder Überhitzung eine sich selbst erhaltende chemische Reaktion eingehen; die Wärme von außen abzuführen ist dann meist nicht mehr möglich. Moderne Normen behandeln das thermische Durchgehen einer einzelnen Zelle daher als UNVERMEIDBARES Fehlerszenario und ändern die Fragestellung: Breitet sich das Ereignis auf Nachbarzellen aus, was wird außerhalb des Packs freigesetzt, und wie viel Zeit bleibt dem Nutzer zur Flucht?

In diesem Bereich wird das Batteriemanagementsystem nicht als elektronische Platine, sondern als SICHERHEITSFUNKTION bewertet. Es wird gezeigt, dass Überladungs-, Tiefentladungs-, Überstrom- und Übertemperaturschutz tatsächlich greifen, dass das System im Fehlerfall in den sicheren Zustand fällt und dass seine Software verifiziert wurde. In industriellen und fahrzeugtechnischen Anwendungen ist diese Bewertung an Rahmenwerke der funktionalen Sicherheit gebunden.

Die regulatorische Seite wird rasch anspruchsvoller. Die Batterieverordnung (EU) 2023/1542 geht über die Sicherheit hinaus und führt Pflichten zur Erklärung des CO2-Fußabdrucks, des Rezyklatanteils, der Haltbarkeits- und Kapazitätsangabe, des Batteriepasses sowie der Entnehmbarkeit bei tragbaren Batterien ein. Dies erweitert den Prüfumfang über die klassischen Sicherheitsprüfungen hinaus.

Methodengruppen in diesem Bereich

Elektrischer Missbrauch
Überladung, Tiefentladung, äußerer Kurzschluss, Zwangsentladung und unausgeglichenes Laden. Hier zeigt sich, ob die Schutzschaltungen tatsächlich funktionieren.
Mechanischer Missbrauch
Vibration, Schock, Quetschung, Durchdringung, freier Fall und Umkippen. Es wird überwacht, ob interne Kurzschlussbedingungen entstehen.
Thermische Tests
Temperaturwechsel, Thermoschock, Lagerung bei hoher Temperatur, Feuereinwirkung und Ausbreitung des thermischen Durchgehens.
Umweltprüfungen
Feuchtigkeit, Unterdruck, Salzsprühnebel und, falls erforderlich, Eintauchen; diese stehen bei Fahrzeug- und Außenanwendungen im Vordergrund.
Leistungsmessungen
Kapazität, Energie und Leistung, Innenwiderstand, Wirkungsgrad, Zyklenlebensdauer, kalendarische Lebensdauer und temperaturabhängiges Verhalten.
BMS-Überprüfung
Verifizierung der Schutzschwellen, der Zellausgleichsfunktion, der Kommunikation und der Fehlerreaktion.

Häufig verwechselt in diesem Bereich

UN 38.3 ist kein Produktsicherheitszertifikat; es belegt nur die Transportkonformität.
Ein Zellzertifikat belegt nicht die Konformität des Packs. Das Pack wird gesondert mit seiner eigenen Architektur bewertet.
Zwei aus derselben Zelle aufgebaute Packs liefern unterschiedliche Ergebnisse; Kühlung, Verbindungstechnik und mechanische Struktur sind entscheidend.
Ein Leistungstest ist kein Sicherheitstest. Ein Bericht zur Zyklenlebensdauer erfüllt keine Sicherheitsanforderungen.
Bei einer Elektrofahrzeugbatterie sind ein UL-2580-Bericht und eine UNECE-R100-Genehmigung nicht dasselbe; das eine ist eine Normbewertung, das andere ein Typgenehmigungsverfahren.
Eine in eine Second-Life-Anwendung überführte Fahrzeugbatterie erhält ein neues Nutzungsprofil; die frühere Bewertung kann nicht direkt übernommen werden.

Welche Entscheidungen diese Ergebnisse unterstützen

Transportkonformität und Prüfzusammenfassung für den Versand
Produktsicherheitserklärung und Marktzugang
Erklärungen zu Leistung, Haltbarkeit und CO2-Fußabdruck im Rahmen der Batterieverordnung
Bewertung der Auswirkungen eines Wechsels des Zelllieferanten oder des BMS
Standortabnahmeprozesse für ein Energiespeichersystem

Häufige Fragen zu Zellprüfungen

Wenn eine Zelle den Test besteht, ist die resultierende Batterie dann auch als Paket konform?

Nicht direkt. Wärmeausbreitung, BMS-Verhalten und mechanischer Schutz werden separat auf Packungsebene bewertet. Zell-, Modul- und Packtests ersetzen einander daher nicht.

Zellprüfungen